暖通负荷、风量、制冷与热舒适工程复核

按 ASHRAE 简化稳态法估算制冷负荷：围护结构显热 Q_trans=Σ(A_i·U_i·ΔT)（每行输入「面积,U 值」），渗风/新风显热 Q_s=1.23·ACH·V·ΔT，潜热 Q_l=3010·ACH·V·ΔW（ΔW 为室内外含湿量差，由干球温度与相对湿度经 Magnus 公式算出）。总冷负荷=总显热+总潜热。温度支持 °C/K/°F（仅用于差值），面积支持 m²/ft²。ΔT 为室外高于室内，否则按显热方向自动取值。

按简化稳态法估算供暖热负荷：围护结构传热 Q_trans=Σ(A_i·U_i·ΔT)（每行输入「面积,U 值」），冷风渗透 Q_inf=0.018·ACH·V·ΔT（0.018 W·h/(m³·K)≈ρ·c_p/3600）。总热负荷=Q_trans+Q_inf，再乘可选安全系数（默认 1.0，可设 1.1–1.2）。ΔT=室内-室外（供暖时 >0）。温度支持 °C/K/°F（仅用于差值），面积支持 m²/ft²。

对空调过程做显热/潜热分离：总冷量 Qt=ṁ_da·(h1−h2)，显热 Qs=ṁ_da·cp_ma·(T1−T2)（cp_ma≈1.006+1.86·W），潜热 Ql=Qt−Qs，显热比 SHR=Qs/Qt。进出状态由干球温度 T 与含湿量 W 描述，焓 h=1.006·T+W·(2501+1.86·T)。支持三种模式：进出状态全分离、由 Qt/Qs 求 SHR 与 Ql、由 Qt/SHR 求 Qs 与 Ql。

由进出风状态与干空气质量流量 ṁ_da 计算空气处理机组（AHU）盘管容量：总容量 Qt=ṁ_da·(h1−h2)，显热 Qs=ṁ_da·cp_ma·(T1−T2)（cp_ma≈1.006+1.86·W），潜热 Ql=Qt−Qs，显热比 SHR=Qs/Qt。每个状态由干球温度 T 与一种湿度输入（相对湿度 φ 或含湿量 W）描述；W 由 Magnus 饱和蒸汽压公式推算，焓 h=1.006·T+W·(2501+1.86·T)。结果带正负号，可用于冷却或加热盘管。

按 ASHRAE 62.1 通风量规程计算所需新风量：人员分量 Vpz=Rp·P，面积分量 Vaz=Ra·A，呼吸区新风量 Vbz=Vpz+Vaz，区送风量 Voz=Vbz/Ez。支持三种模式：ASHRAE 62.1（人 + 面积）、每人定额（P × Rp）、污染物稀释（Q=G/(C_acc−C_sup)，G 可按 mg/s、mg/h 或 L/s 给出，浓度 mg/m³ 或 ppm，ppm 按气体体积分数换算）。结果输出 L/s、m³/h、CFM 三种单位。

由新风风量 Q 与房间体积 V 求换气次数 n=Q/V（单位 1/h）。支持三种模式：求 n（给 Q、V）、求风量 Q（给 n、V）、求体积 V（给 n、Q）。风量支持 m³/s/m³/h/CFM，体积支持 m³/ft³/L。并按完全混合单区衰减模型给出达到设定净化目标（剩余比例，默认 1%）所需时间 t=−ln(ε)/n。

体积流量单位互转：m³/h（立方米每小时，SI 衍生）↔ L/min（升每分钟）↔ gpm（美加仑每分钟，1 US gal=3.785411784 L）↔ cfm（立方英尺每分钟，1 ft³=28.3168466 L）。经 m³/s 中转后输出目标单位，并附全部四单位等值参考。常用于水泵、暖通、压缩空气、工业管道。

由风量 Q 与设计流速 v 求风管截面尺寸：截面积 A=Q/v。圆形风管直径 D=√(4A/π)；矩形风管给定长宽比 r=a/b，则 b=√(A/r)，a=r·b，并按 ASHRAE 给出等效直径 D_eq=1.30·(a·b)^0.625/(a+b)^0.25。风量支持 m³/s/m³/h/CFM，结果同时给出 mm 与英寸。

由干球温度 + 一种湿度输入（相对湿度 φ、湿球温度、露点温度或含湿量 W）计算湿空气全部状态参数：含湿量 W、相对湿度 φ、露点、湿球、焓 h、比容 v、水蒸气分压 P_w、饱和水蒸气分压 P_ws。采用 Magnus 饱和蒸汽压公式，湿球经热力学 psychrometric 方程迭代求解。默认标准大气 101.325 kPa（可改）。温度支持 °C/K/°F，结果以 °C 输出。

用 Magnus 饱和蒸汽压公式计算空气露点温度：P_ws(T)=0.6108·exp(17.27·T/(T+237.3))，P_w=φ·P_ws，T_dp=237.3·ln(P_w/0.6108)/(17.27−ln(P_w/0.6108))。同时输出饱和水蒸气分压 P_ws、实际水蒸气分压 P_w 与绝对湿度 ρ_v。支持三种输入：相对湿度 φ（自然通风湿球）、August 自然通风湿球 T_w、通风湿球 T_wa（Assmann）。温度支持 °C/K/°F，结果以 °C 输出。

用 Antoine 型公式 ln(P)=A−B/(T+C) 对常见制冷剂做饱和压力-温度互查：R-22（HCFC-22）、R-134a（HFC-134a）、R-410A（R-32/R-125 近共沸混合物）。系数拟合自 ASHRAE 手册 / NIST REFPROP 饱和表。支持两种模式：由温度求饱和压力、由压力求饱和温度。压力可按绝对或表压输入（默认大气压 1.01325 bar），单位 bar/MPa/kPa/PSI；温度 °C/K/°F。仅供工程估算，不替代厂家 P-T 卡片。

推算制冷系统的饱和冷凝温度 T_cond 与蒸发温度 T_evap。三种模式：1) 由逼近温差——T_cond=环境温度+冷凝器逼近 ΔT，T_evap=介质温度−蒸发器逼近 ΔT；2) 由实测饱和压力——给定制冷剂（R-22/R-134a/R-410A）的 P_cond、P_evap，用 Antoine 反算；3) 由过冷/过热——T_cond=液管温度−SC，T_evap=吸气管温度−SH。温度支持 °C/K/°F，压力支持 bar/MPa/kPa/PSI（绝对或表压，默认大气压 1.01325 bar），结果以 °C 输出。

计算制冷/热泵机组的性能系数：COP=Q_c/W（Q_c 为制冷量，W 为输入功），无量纲。支持三种模式：求 COP（给 Q_c 和 W）、求制冷量（给 COP 和 W）、求输入功（给 COP 和 Q_c）。制冷量支持 W/kW/BTU·h⁻¹/冷吨/kcal·h⁻¹，功率支持 W/kW/hp；内部统一换算为 W 后计算。

在制冷效率三种指标之间换算：COP（无量纲，W/W）、EER（Btu/(W·h)）、SEER（季节 Btu/(W·h)）。标准关系：COP=EER/3.412，EER=COP×3.412，SEER=EER/α（α 季节加权系数，默认 0.875，可调 0.8–0.91 以匹配地区标准如 ARI 210/240）。输入任一指标，输出三种全部数值。

按对数平均温差（LMTD）法计算换热器：顺流 ΔT₁=T_h,in-T_c,in、ΔT₂=T_h,out-T_c,out；逆流 ΔT₁=T_h,in-T_c,out、ΔT₂=T_h,out-T_c,in。LMTD=(ΔT₁-ΔT₂)/ln(ΔT₁/ΔT₂)，当 ΔT₁=ΔT₂ 时取 ΔT₁；若任一端差 ≤ 0 视为温度交叉（物理不可能）报错。可选填总传热系数 U（W/(m²·K)）与传热面积 A（m²），则传热速率 Q=U·A·LMTD（W）。温度仅用于差值：Δ°C=ΔK，°F 差×5/9=ΔK，输出以 K 为单位。

按效能-NTU 法（ε-NTU）计算换热器：C*=C_min/C_max（0–1），NTU=U·A/C_min，q_max=C_min·(T_h,in-T_c,in)，ε=q_actual/q_max。支持四种构型：顺流 ε=[1-exp(-NTU(1+C*))]/(1+C*)；逆流 ε=[1-exp(-NTU(1-C*))]/[1-C*·exp(-NTU(1-C*))]，C*=1 时取 NTU/(1+NTU)；管壳式 1-2 级 ε=2/[1+C*+√(1+C*²)·(1+exp(-NTU√(1+C*²)))/(1-exp(-NTU√(1+C*²)))]；叉流（两侧不混合）ε=1-exp{(NTU^0.22/C*)·[exp(-C*·NTU^0.78)-1]}。C*=0（一侧相变，锅炉/冷凝器）统一取 ε=1-exp(-NTU)。可选填 T_h,in、T_c,in，则反推实际传热速率 q=ε·q_max 及两出口温度。温度仅用于差值：Δ°C=ΔK，°F 差×5/9=ΔK。

按平壁热阻串联模型计算总传热系数：总热阻 R_total=ΣR_i（K/W），热导 G=1/R_total（W/K），基于面积的传热系数 U=1/(R_total·A)（W/(m²·K)）；若给定温差 ΔT，另算热流量 Q=ΔT/R_total（W）。R_i 为各层热阻（已含面积因子，如对流 R_conv=1/(h·A)、导热 R_cond=d/(k·A)、污垢 R_foul=R_f''/A）。每行输入一个热阻值，至少一个，且均需为正。ΔT 可为负（表示反向热流）；°C 温差与 K 温差相等，°F 温差需乘 5/9。

对流传热系数（膜系数 h）单位互转：W/(m²·K)（SI 基准，=W/(m²·°C)）↔ kcal/(m²·h·°C)（1=1.1627778）。经 W/(m²·K) 中转后输出目标单位，并附全部两单位等值参考。h 取决于流态和表面而非材质。典型范围：自然对流空气≈5-25、强制风冷≈25-250、自然水≈100-1000、沸腾/凝结水≈2500-50000+ W/(m²·K)。

热导率单位互转：W/(m·K)（SI 基准，=W/(m·°C)）↔ kcal/(m·h·°C)（1=1.1627778）↔ BTU/(hr·ft·°F)（1=1.7307347）。经 W/(m·K) 中转后输出目标单位，并附全部三单位等值参考。参考：铜≈401、铝≈237、钢≈50、水≈0.6、空气≈0.026、保温泡沫≈0.03 W/(m·K)。

按 ISO 7730 / ASHRAE 55 的 Fanger 方程计算热舒适度指标 PMV（预测平均投票，−3 冷..+3 热）与 PPD（预测不满意百分比，%）。输入：空气温度 Ta、平均辐射温度 Tr、相对风速 v_ar、相对湿度 φ、代谢率 M（met，1 met=58.2 W/m²）、服装热阻 Icl（clo，1 clo=0.155 m²·K/W）、外部做功 W（默认 0）。服装表面温度 Tcl 迭代求解。同时给出 7 级感受标签。